白松濤，于利民，安紀星，萬金彬，李 陽，許思勇，金小慧

（1.中國石油集團公司 測井有限公司，西安 710077；2.中國石油大學 地球物理與信息工程學院，北京 102249；3.中國石油 吉林油田分公司 油氣藏評價部，吉林 松原 138000）

變質(zhì)巖油氣藏是近年來各油田勘探的熱點和難點。國內(nèi)外油氣田的縫洞型油氣藏測井評價主要以碳酸鹽巖和火成巖為主，變質(zhì)巖的測井解釋評價技術體系相對較少，與砂巖、碳酸鹽巖、火成巖等油氣藏相比，變質(zhì)巖儲集層具有成因復雜、礦物成分及巖性復雜、巖石結構及儲集空間類型多樣、骨架參數(shù)多變、儲集層非均質(zhì)性強等特點，同時不同巖性選取的工程措施不同，常規(guī)測井解釋方案在儲集層及流體性質(zhì)識別方面困難大，參數(shù)計算精度低。目前，在縫洞型儲集層中優(yōu)勢巖性和儲集空間有效性是評價的重點，通常采用交會圖直觀判斷、主成分數(shù)學算法等進行巖性綜合判別，文獻［1］利用常規(guī)測井曲線頻率交會圖和Z值圖進行火成巖巖性的識別；文獻［2］利用常規(guī)測井交會圖對克拉瑪依油田進行巖性和裂縫的識別；文獻［3］和文獻［4］用密度與補償中子和自然伽馬交會，準確地識別出遼河油田潛山巖性；文獻［5］在地層微電阻率掃描成像（FMI）測井圖像上刻度火山角礫巖、凝灰?guī)r及巖漿巖等巖性的測井響應特征所對應的識別模式，從而實現(xiàn)成像測井在巖性識別上的實際應用；文獻［6］提出利用成像測井圖像構建裂縫儲集層系數(shù)對儲集層有效性進行評價；文獻［7］總結了交會圖、曲線疊置等5種變質(zhì)巖巖性識別技術，但對于變質(zhì)巖類具體的測井應用未進行詳細闡述。

伊通盆地莫里青斷陷在花崗巖、大理巖等多種巖性中見到油氣顯示，展示出基巖良好的評價潛力[8]。本文以伊通盆地莫里青斷陷變質(zhì)巖地質(zhì)認識為基礎，以巖心標定測井為手段，利用鉆井取心和測井資料開展變質(zhì)巖巖性測井識別方法研究，系統(tǒng)總結變質(zhì)巖測井響應特征，梳理出對識別變質(zhì)巖巖性敏感的測井曲線，應用交會圖建立巖性識別圖版，結合成像測井與核磁共振測井資料明確儲集層性質(zhì)，為該地區(qū)變質(zhì)巖優(yōu)勢巖相評價提供依據(jù)。

1 研究區(qū)變質(zhì)巖測井響應特征

勘探實踐表明，研究區(qū)變質(zhì)巖巖性復雜，主要以大理巖、混合花崗巖和片麻巖為主，偶見片巖。對變質(zhì)巖而言，其礦物成分的差異反映了巖性的變化，而巖性是影響測井響應的主要因素之一。巖石的核磁共振、成像等測井數(shù)據(jù)是巖石巖性、物性及孔隙流體的疊加響應[10-11]。根據(jù)變質(zhì)作用類型和成因，把研究區(qū)變質(zhì)巖劃分為4大類（表1）：動力變質(zhì)巖類、接觸變質(zhì)巖類、區(qū)域變質(zhì)巖類及混合巖類[9]。每個大類的變質(zhì)巖再根據(jù)礦物成分、結構構造或化學系列特征進一步確定具體巖石名稱。通過對研究區(qū)常規(guī)及成像測井資料分析，建立4大類巖性測井響應特征圖版。

表1 研究區(qū)變質(zhì)巖分類及巖性特征

1.1 動力變質(zhì)巖類

動力變質(zhì)巖是由動力變質(zhì)作用形成的巖石，在研究區(qū)主要為糜棱巖。由于糜棱巖是原巖經(jīng)過強烈擠壓破碎后形成的粒徑小于0.5 mm的巖石，在成分上保持了原巖的特性，自然伽馬中高值，為80～120 API，去鈾自然伽馬為50～80 API，電阻率中高值，為100～400 Ω·m，聲波時差為 160～180 μs/m，密度為 2.70～2.90 g/cm3，補償中子為7%～10%，光電吸收截面指數(shù)為4.0～5.0 b/e，鈾含量為5.0×10-6～8.0×10-6，鉀含量為0.1%～1.0%，釷含量較高，為10.0×10-6～15.0×10-6.在結構上表現(xiàn)為微小顆粒支撐的孔隙，核磁孔隙度較高，可動峰較發(fā)育，受伴生綠泥石等礦物影響，表現(xiàn)為泥質(zhì)束縛峰發(fā)育，受擠壓因素影響，巖石礦物定向排列，在FMI測井圖像上為亮黃色—棕色，呈條帶結構，裂縫較發(fā)育（圖1）。

1.2 接觸變質(zhì)巖類

接觸變質(zhì)巖類由巖漿沿裂縫及斷層上升，侵入到圍巖中，受高溫等因素影響，圍巖發(fā)生重結晶和化學交代等作用。研究區(qū)主要發(fā)育大理巖和矽卡巖。

（1）大理巖 保留了原巖的特征，主要呈塊狀或?qū)訝钐卣?，自然伽馬小于40 API，去鈾自然伽馬小于20 API，電阻率為 103～105 Ω·m，平均聲波時差為160 μs/m，平均密度為 2.75 g/cm3，平均補償中子為1%，平均光電吸收截面指數(shù)為5.0 b/e，釷、鈾和鉀含量都很低。大理巖孔隙較發(fā)育，核磁孔隙度較低，F(xiàn)MI測井圖像上為亮黃色，呈塊狀結構，裂縫發(fā)育，塊狀或?qū)訝钐卣髅黠@（圖2）。

（2）矽卡巖 由中、酸性侵入體與碳酸鹽巖受接觸和交代作用而形成，其成分主要為富鈣或富鎂的硅酸鹽礦物。細粒至中、粗粒不等粒結構，條帶狀、斑雜狀和塊狀構造。發(fā)育在火成巖體與碳酸鹽類巖石及火成巖—沉積巖系接觸帶或其附近。自然伽馬中高值，為100～140 API，去鈾自然伽馬為80～100 API，電阻率為20～150 Ω·m，聲波時差為 200～240 μs/m，密度為2.40～2.70 g/cm3，補償中子大于5%，光電吸收截面指數(shù)為4.0～6.0 b/e，鈾含量低、鉀含量高和釷含量較高。核磁孔隙度較小，泥質(zhì)束縛峰發(fā)育，可動峰不發(fā)育，F(xiàn)MI測井圖像上為深棕色，呈層狀結構，裂縫發(fā)育（圖2）。

1.3 區(qū)域變質(zhì)巖類

區(qū)域變質(zhì)巖類變質(zhì)的因素多而且復雜，其主控因素包括溫度、壓力、化學活動性流體等，在研究區(qū)主要發(fā)育角閃巖、片麻巖和片巖。

（1）角閃巖 主要成分有角閃石和斜長石。巖石中角閃石等暗色礦物含量大于50%，常規(guī)測井曲線表現(xiàn)為低自然伽馬、高密度、較高補償中子、較高光電吸收截面指數(shù)，密度曲線與補償中子曲線呈大的負差異特征。一般表現(xiàn)為低硅含量、高鐵含量、高鈣含量和低鉀含量，F(xiàn)MI測井圖像上無侵入特征，與其他巖性過渡界面不明顯，核磁孔隙度小，孔隙和裂縫不發(fā)育。

（2）片麻巖 主要巖性有黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、混合巖化黑云斜長片麻巖等。巖石中含有一定量的黑云母等暗色礦物，隨著暗色礦物含量增加，密度、補償中子、光電吸收截面指數(shù)增大。密度曲線與補償中子曲線呈小的負差異特征。自然伽馬高值，為140～160 API，去鈾自然伽馬為80～100 API，曲線呈高低起伏的鋸齒狀。電阻率為100～1 000 Ω·m，聲波時差為180～190 μs/m，密度為2.55～2.65 g/cm3，補償中子為2%～6%，光電吸收截面指數(shù)小于2.0 b/e，釷含量較高。核磁共振T2譜上泥質(zhì)束縛峰不發(fā)育、可動峰發(fā)育，F(xiàn)MI測井圖像上為淺棕色，呈層狀結構，裂縫發(fā)育，片麻構造發(fā)育（圖3）。

圖1 研究區(qū)Y1井糜棱巖測井響應特征

圖2 研究區(qū)Y1井大理巖和矽卡巖測井響應特征

（3）片巖 是區(qū)域變質(zhì)巖類中最多的一類變質(zhì)巖，其片理構造十分發(fā)育，主要由片狀、柱狀、粒狀礦物組成，具有鱗片、纖維、斑狀變晶結構。自然伽馬中高值，為100～140 API，去鈾自然伽馬為60～80 API，電阻率為40～2 000 Ω·m，聲波時差為160～180 μs/m，密度為2.60～2.80 g/cm3，補償中子為4%～20%，光電吸收截面指數(shù)為3.0～4.0 b/e，釷含量較高，為10.0×10-6～15.0×10-6.核磁共振T2譜表現(xiàn)為泥質(zhì)束縛峰發(fā)育，可動峰較發(fā)育，F(xiàn)MI測井圖像上為棕黃色，呈層狀結構，裂縫較發(fā)育。

圖3 研究區(qū)Y1井片麻巖測井響應特征

1.4 混合巖類

混合巖是在巖石區(qū)域變質(zhì)的基礎上，受地殼內(nèi)部的熱流升高等因素影響，同時局部巖漿滲入變質(zhì)巖中而形成的巖類。研究區(qū)主要包括混合花崗巖、混合片麻巖和注入混合巖。

（1）混合花崗巖 主要巖性有斜長混合花崗巖和二長混合花崗巖，是混合巖化作用和花崗巖化作用的最終產(chǎn)物。其成分中堿性長石、斜長石、石英等淺色礦物含量高，黑云母等暗色礦物含量低于5%.在常規(guī)測井曲線上表現(xiàn)為低密度、低補償中子、低光電吸收截面指數(shù)特征。密度曲線與補償中子曲線表現(xiàn)為絞合狀特征，自然伽馬一般在75 API以上，混合巖化作用使巖石成分均勻分布，自然伽馬表現(xiàn)為小鋸齒狀，密度小于2.66 g/cm3，補償中子小于6%，地層元素為高硅含量、低鐵含量、低鈦含量和低鈣含量。FMI測井圖像上裂縫發(fā)育，以塊狀構造為主，少量片麻構造，核磁共振T2譜表現(xiàn)為泥質(zhì)束縛峰與可動峰均較發(fā)育。

（2）混合片麻巖 由滲透交代作用形成的具有明顯片麻狀構造的一種混合巖。受交代作用影響，巖石中難以區(qū)分原來變質(zhì)巖的基體與新生成的脈體。但能見到暗色礦物分布不均勻和局部比較集中的現(xiàn)象。密度為2.66～2.73 g/cm3，補償中子為3%～8%，地層元素表現(xiàn)為中高硅含量和較低鐵含量。FMI測井圖像上裂縫發(fā)育，片麻構造、條帶構造發(fā)育，核磁共振T2譜表現(xiàn)為泥質(zhì)束縛峰發(fā)育，可動峰較發(fā)育。

（3）注入混合巖 巖石中以變質(zhì)巖的基體為主，其次為長石質(zhì)或長英質(zhì)脈體。自然伽馬中高值，密度大于2.70 g/cm3，補償中子為6%～10%，地層元素為中等硅含量和較高鐵含量、低鈦含量和中高鈣含量。FMI測井圖像上脈體相互穿插注入特征明顯，巖性非均質(zhì)性強，脈體厚大，見冷凝收縮縫，核磁共振T2譜表現(xiàn)為泥質(zhì)束縛峰較發(fā)育，可動峰發(fā)育（圖4）。

2 變質(zhì)巖巖性識別

由于測井曲線是地層元素及礦物成分、巖石結構及構造、孔隙結構的綜合響應，受變質(zhì)巖巖石類型的復雜性影響，需要以巖石成分和結構為基礎，通過建立變質(zhì)巖巖性類別劃分標準，結合測井曲線響應特征，多種測井曲線相互交會，尋找?guī)r性敏感參數(shù)。同時，不同巖性需要采用的測井曲線也有差別，交會圖可直觀展示各類巖石關鍵測井參數(shù)的變化，給出不同巖性的測井響應區(qū)域，進而區(qū)分出不同的巖性。

通過分析圖5可知，聲波時差—自然伽馬交會圖可識別出大理巖，光電吸收截面指數(shù)—密度交會圖可識別出片麻巖、混合花崗巖、角閃巖和糜棱巖，補償中子—密度交會圖可識別出矽卡巖，光電吸收截面指數(shù)—自然伽馬交會圖可識別出注入混合巖，釷含量—鉀含量交會圖可識別出混合片麻巖，鈾含量—光電吸收截面指數(shù)交會圖可識別出片巖。釷含量—鉀含量交會圖識別巖性效果最好。通過多個測井曲線值交會及聚類分析，確定出不同巖性測井響應特征（表2）。

圖4 研究區(qū)Y2井混合花崗巖和注入混合巖測井響應特征

圖5 研究區(qū)變質(zhì)巖的巖性測井曲線交會圖

3 變質(zhì)巖裂縫識別及有效性分析

變質(zhì)巖潛山油藏勘探開發(fā)結果表明，裂縫既是流體的有效滲流通道，同時也是主要的儲集空間，受變質(zhì)程度的影響，變質(zhì)巖裂縫類型發(fā)育有晶間縫、次生構造縫和溶蝕縫等多種類型[12]。裂縫按產(chǎn)狀可分為高角度縫、網(wǎng)狀縫和水平縫等，受成因、產(chǎn)狀和充填程度等影響，裂縫在FMI測井圖像上的響應存在明顯差異。

伊通盆地莫里青斷陷基巖的儲集空間具有孔隙-裂縫雙重介質(zhì)的特點，非均質(zhì)性強，難以用常規(guī)測井曲線來描述，F(xiàn)MI測井圖像上能清晰、直觀反映出井眼周圍裂縫的形態(tài)和方位。裂縫在FMI測井圖像上表現(xiàn)為連續(xù)或間斷的深色條帶，其形狀取決于裂縫的產(chǎn)狀[13]，垂直縫表現(xiàn)為豎直暗色條帶，水平縫表現(xiàn)為水平暗色條帶，斜交縫為明顯的正弦波狀條帶，傾向不同的裂縫相交形成的網(wǎng)狀縫為交叉混亂的暗色條帶，孔洞表現(xiàn)為塊狀暗斑結構。

在變質(zhì)巖儲集層定性評價的基礎上，利用基巖孔隙度及裂縫的孔隙度、寬度、密度等參數(shù)定量描述變質(zhì)巖儲集層[14-15]。研究區(qū)優(yōu)勢巖性序列表現(xiàn)為暗色礦物含量由低到高，形成儲集層由易而難[16]，其裂縫參數(shù)也表現(xiàn)為明顯的聚類關系（表3）。結合試油資料，確定出有效儲集層巖性以混合片麻巖、混合花崗巖、注入混合巖、大理巖和片麻巖為主，矽卡巖、片巖等為非有效儲集層。

表2 研究區(qū)變質(zhì)巖巖性測井響應特征

表3 研究區(qū)優(yōu)勢巖性特征

圖6 研究區(qū)Y2井變質(zhì)巖壓裂優(yōu)選綜合評價剖面

4 應用效果評價

在研究區(qū)進行了6口重點探評井的應用，均取得較好的效果，其中，在關鍵探井Y2井進行了巖性識別及優(yōu)勢巖相分析（圖6），全井段巖性均經(jīng)歷了強烈的混合巖化作用，以混合花崗巖和注入混合巖為主，部分層段具片麻構造。高硅含量、中等鐵含量、中等鈣含量，F(xiàn)MI測井圖像上侵入構造特征明顯，見塊狀構造。針對錄井無顯示、氣測值低等難題，利用“常規(guī)+成像+核磁”方式識別出混合花崗巖為優(yōu)勢巖相。Y2井的2 896.0—2 917.0 m和2 920.0—2 923.0 m井段解釋巖性均為混合花崗巖，自然伽馬中—高值，電阻率低—中值，核磁孔隙泥質(zhì)束縛孔隙發(fā)育，可動孔隙較發(fā)育，有效孔隙度較小，裂縫發(fā)育，綜合評價為Ⅱ類儲集層，含油性評價為差油層。依據(jù)儲集層優(yōu)勢巖相評價成果，建議對2 887.8—2 923.0 m井段試油，獲日產(chǎn)24.42 t的高產(chǎn)工業(yè)油流。

5 結論與認識

（1）受巖石的結構構造、礦物成分以及成因因素的影響，變質(zhì)巖巖性復雜、儲集空間非均質(zhì)性強，通過總結變質(zhì)巖4大類成因的“常規(guī)+成像+核磁+元素”測井響應特征，為其他區(qū)塊基于測井的變質(zhì)巖巖性識別及優(yōu)勢巖相確定提供一定的參考和借鑒。

（2）基于變質(zhì)巖巖性分類，結合測井曲線交會分析，優(yōu)選出釷含量—鉀含量及光電吸收截面指數(shù)—密度等交會圖有效識別變質(zhì)巖巖性，同時FMI測井圖像具有井筒高分辨率特征，能夠直觀表達巖性信息，在有關變質(zhì)巖探評區(qū)測井作業(yè)中建議推廣。

（3）在巖性識別的基礎上，通過核磁共振T2譜對孔隙結構的評價，結合FMI測井圖像對裂縫的定量參數(shù)求取，確定出研究區(qū)有效巖性為混合巖類、接觸變質(zhì)巖類和區(qū)域變質(zhì)巖類，其中混合片麻巖、大理巖為優(yōu)勢巖性，矽卡巖、片巖等巖性為非有效儲集層。